摘 要:乙醇酸甲酯不僅可以用作化工原料,還可以將其作為染料與合成醫(yī)藥之間的橋梁。許多具有抗癌作用的異三尖酯堿也是以乙醇酸甲酯為原料制造而成,不僅如此,乙醇酸甲酯還可以經(jīng)過深層加工使其成為一種具有潤(rùn)滑抗壓性質(zhì)的添加劑載體。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)化工原料相當(dāng)稀缺,使得對(duì)乙醇酸甲酯的需求量增加,它的開發(fā)與研究?jī)r(jià)值也變得越來越高。本文將對(duì)乙醇酸甲酯最新的制備技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行具體的闡述。
關(guān)鍵詞:乙醇酸甲酯;制備技術(shù);最新工藝
1 乙醇酸甲酯的制備技術(shù)
當(dāng)前,我國(guó)主要采用甲酸甲酯、甲醛以及乙二醛等來制造乙醇酸甲酯。目前國(guó)內(nèi)外主要通過以下方法來制作乙醇酸甲酯:①合成氫氰酸和甲醛;②自由合成甲醛和甲縮醛;③加氫還原草酸二甲酯;④酷化甲醛碳;⑤氧化甲醇與乙二醇。下面我們?cè)敿?xì)闡述一下各個(gè)方法的具體操作:
1.1 甲醛和氫氰酸加成法
甲醛和氫氰酸加成法可以通過硫酸催化得到,再通過水解作用可以產(chǎn)生80%的乙醇酸甲酯。乙醇酸的生產(chǎn)可以通過水解、萃取、濃縮等過程得以實(shí)現(xiàn),具體操作為:取37%的工業(yè)甲醛使其和氫氰酸在化學(xué)反應(yīng)下生成經(jīng)基睛,取量為60%-98%的硫酸,在1150-1300攝氏度的溫度下對(duì)其進(jìn)行水解反應(yīng),形成乙醇酸溶液。然后再經(jīng)過反萃取與萃取過程,在蒸餾之后最終生成乙醇酸。日本乙醇酸甲酯的提取率是非常高的,原因在于日本采用濃硫酸作為催化劑,在70攝氏度的溫度下對(duì)輕基乙睛進(jìn)行水解反應(yīng),再通過酯化作用得到乙醇酸甲酯。
1.2 甲縮醛與甲醛自由基加成法
利用甲縮醛與甲醛自由基加成法提煉乙醇酸甲酯的時(shí)候,要以過氧化物((CH3)3COOC(CH3)3作為催化劑,使其進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。由于使用該方法所提煉的乙醇酸甲酯含量不高,所以提煉價(jià)值也相對(duì)較低。
1.3 草酸二甲酯加氫還原法
這種提煉方法在20世紀(jì)80年代頗受意大利學(xué)者的喜愛,所以這一階段對(duì)這種方法的研究比較多。該法主要以[(Ph3P)(Ph2P)RUH212K2、H4Ru(CO)8(PBu3)2以及Ru(CO)2(CH3C00)2(PBu3)2作為催化劑,在溫度為1800攝氏度的情況下對(duì)其進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),通過這種方法所得到的提煉率是最高的。在采用[(Ph3P)(Ph2P)RuH2]2K2作為催化劑的情況下,可以獲得95%的提煉率。不過,我們所敘述的上述三種催化劑都屬于有機(jī)貴金屬催化劑,制作過程極其繁雜而且價(jià)格也相對(duì)較高。目前國(guó)內(nèi)一些廠家也通過Cu-Ag/Si02作為催化劑進(jìn)行提煉,在強(qiáng)大的溫度與壓力的雙重作用下可提煉89.0%的目標(biāo)物。使用該方法的好處在于提取過程比較方便,而且成本相對(duì)較低。
1.4 甲醛碳基化酯化法
甲醛撥基酯化法從20世紀(jì)80年代開始打破了原有的格局,并取得巨大的突破,用甲醛碳基化酯化法的時(shí)候首先要對(duì)甲醛撥基進(jìn)行縮合化學(xué)反應(yīng)得到乙醇酸,然后再對(duì)甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)生成乙醇酸甲酯。自80年代開始催化劑的性能取得巨大的進(jìn)步。雜多鎢酸、強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂等化合物以及雜多鋁酸普遍被德國(guó)赫斯特公司與日本三菱化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社所采用用做催化劑。
1.5 偶聯(lián)法
在提煉乙醇酸甲酯的所有方法中,偶聯(lián)法是目前研究得較多的一種,該方法以聚甲醛和甲酸甲酯作為原材料,催化劑主要采用固體路易斯酸、無機(jī)強(qiáng)酸、離子交換樹脂以及有機(jī)磺酸等。
2 乙醇酸甲酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用概述
乙醇酸甲酯具有α-H、羥基和酯基官能團(tuán),使得它兼有醇和酯的化學(xué)性質(zhì),能夠發(fā)生羰化反應(yīng)、水解反應(yīng)、氧化反應(yīng)等,成為一種重要的化工原料。
乙醇酸甲酯可用于化工、染料、醫(yī)藥等諸領(lǐng)域用,另外,它還可以可制備出更具有應(yīng)用與研究?jī)r(jià)值的甘氨酸、乙醇酸、丙二酸二甲酯等其他化學(xué)工業(yè)原料,從而適應(yīng)了進(jìn)一步生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)以及應(yīng)用研究的需要。
在氨基酸種類中,甘氨酸是最簡(jiǎn)單的存在形式,可以用做消毒、殺菌以及活性劑等用途,也可以應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域,具體可以用作藥物溶劑、多種藥物合成的中間體以及金霉素緩沖劑等。除此之外,甘氨酸還可以被應(yīng)用于農(nóng)藥工業(yè)中,主要用作植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑以及除草劑。
乙醇酸在某種程度上具有與清洗劑相同的作用。一般而言,乙醇酸可以用來清洗鍋爐、印刷電路基板以及金屬等,還可以用作表面處理與水處理劑配方?,F(xiàn)在絕大部分的乙醇酸水溶液市場(chǎng)價(jià)格平均每噸大約2.8萬元。通過水解乙醇酸甲酯可以得到乙醇酸,這種方法有利于保護(hù)環(huán)境。在聚合反應(yīng)的影響下乙醇酸可以形成聚乙醇酸,作為生產(chǎn)化妝品原料,乙醇酸屬于一種可降解的生物材料,并且可以作為醫(yī)用材料被人體所吸收。
丙二酸二甲酯可以作為原材料用于醫(yī)藥與農(nóng)藥生產(chǎn)。除草劑禾草滅的主原料,并且丙二酸二甲酯還可以充當(dāng)藥物起散熱鎮(zhèn)痛的作用,這些藥物主要有:寶泰松和輕基寶泰松、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑節(jié)基腺嘿吟、維生素B2以及奎諾酮類抗菌藥毗呱酸。目前我國(guó)所使用的丙二酸二甲酯就是通過丙二酸和甲醇酯化法以及氯乙酸法得到的,通過使用丙二酸單甲酯得到丙二酸二甲酯的方法不僅有利于節(jié)能環(huán)保,同時(shí)還有利于建設(shè)和諧社會(huì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
3 總結(jié)
乙醇酸甲酯的應(yīng)用范圍非常廣,除了上述的作用外,乙醇酸甲酯目前所占據(jù)的市場(chǎng)是非常廣闊的,并且具有很好的銷售前景其開發(fā)價(jià)值也是不可小覷的,乙醇酸甲酯的用途非常廣泛,從當(dāng)前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)化工原料的需求量來看的話,乙醛酸、丙二酸二甲酯、甘氨酸以及乙醇酸等化工產(chǎn)品是相當(dāng)稀缺的。這些化工產(chǎn)品的應(yīng)用與生產(chǎn)使得乙醇酸甲酯的研究范圍越來越廣,正因如此,乙醇酸甲酯的開發(fā)與研究?jī)r(jià)值也會(huì)越來越高。
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作者簡(jiǎn)介:周佳(1985—),助理工程師,新疆天業(yè)集團(tuán)研究院技術(shù)研發(fā)人員。